綜采工作面小煤柱留巷巷道支護技術(shù)研究

石亞男

（晉城煤業(yè)集團寺河煤礦，山西 晉城 048000）

煤炭資源是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要動力資源，安全、高效的進行煤炭開采能夠為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好的能源環(huán)境，確保經(jīng)濟發(fā)展的平穩(wěn)運行。在煤炭開采過程中，綜采工作面小煤柱留巷巷道支護極為關(guān)鍵，其不僅影響著煤炭資源的開采效率，更對工作人員的生命安全具有較大影響。長期以來，受井下工作環(huán)境復(fù)雜、小煤柱留巷巷道支護要求高等因素的影響，我國煤礦綜采工作面小煤柱留巷巷道支護存在較大問題，對煤炭資源的開采施工造成較大阻礙。新時期，加強小煤柱留巷巷道支護技術(shù)管控已經(jīng)成為煤礦現(xiàn)代化管理的關(guān)鍵所在。本文結(jié)合實際支護案例，就小煤柱留巷巷道支護技術(shù)的應(yīng)用要點展開分析。

1 巷道加固概況

寺河礦東五盤區(qū)東翼巷道支護管理中，東翼輔助運輸巷和東翼回風(fēng)一巷存在較大的安全問題。具體而言，東翼輔助運輸巷支護設(shè)施受應(yīng)力作用明顯，同時巷幫初次支護強度偏低、煤柱尺寸留設(shè)偏小，這使得巷道的安全性受到較大影響；而在東翼回風(fēng)一巷，巷幫移近使得沿巷道軸線方向發(fā)生破壞，同時該巷道存在頂板淋水問題，這對補強錨索施工及綜采工作面的應(yīng)用造成較大影響。基于此，施工人員采用混凝土支柱加固的方式對采工作面小煤柱留巷巷道進行支護施工；有效的提升了煤礦巷道的穩(wěn)定性和安全性。

2 綜采工作面小煤柱留巷巷道支護技術(shù)方案選擇

綜采工作面小煤柱留巷巷道支護施工具有較高的專業(yè)性，工程建設(shè)中，巷道布置情況、煤層賦存情況、煤層頂?shù)装鍡l件、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)、地質(zhì)力學(xué)參數(shù)和煤塵、瓦斯情況等情況都會對巷道支護質(zhì)量造成一定影響，故而需要注重施工技術(shù)的合理選擇。

棚式支架支護、破碎圍巖錨桿錨索支護、注漿加固是綜采工作面小煤柱留巷巷道支護施工的三種基本形式[1]。從應(yīng)用過程來看，棚式支架配合金屬網(wǎng)護幫護頂，可以防止破碎圍巖的瞬時突然塌落冒頂；然而從應(yīng)用過程來看，棚式支護為被動支護，故而難以對圍巖施加控制變形的預(yù)應(yīng)力，并且其自身容易發(fā)生變形破壞，影響巷道的穩(wěn)定性。破碎圍巖錨桿、錨索支護如圖1 所示。作為新掘巷道圍巖支護中的重要方式，破碎圍巖錨桿、錨索支護能有效控制圍巖裂隙的張開，并使圍巖形成次生承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖承載能力，從而防止高應(yīng)力、大斷面巷道圍巖變形破壞現(xiàn)象發(fā)生。注漿加固是單前較為常見的一種巷道支護施工方式，其在破碎圍巖中注入混凝土漿液，使得開裂破壞的圍巖進行膠結(jié)[2]。在注漿施工技術(shù)控制下，圍巖內(nèi)部形成的裂隙消失，并且整個圍巖恢復(fù)為具有完整結(jié)構(gòu)的連續(xù)體，有效的保證了巷道結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

寺河礦東五盤區(qū)東翼巷道支護施工中，巷道本身非新掘巷道，故而不采用破碎圍巖錨桿、錨索支護方式；同時，相比于棚式支架支護，注漿加固的變形狀況較小，能夠有效的滿足綜采工作面小煤柱留巷巷道的安全需要，故而本項目采用注漿加固方式進行加固施工。

3 綜采工作面小煤柱留巷巷道支護技術(shù)控制要點

3.1 東翼輔助運輸巷加固施工

東翼輔助運輸巷整體規(guī)格為矩形，其巷高、巷寬分別3.8 m 和5 m，掘進斷面積為19 m2。加固施工中，工作人員進行了起底后底板灌漿、巷幫加固支護參數(shù)、頂板加固參數(shù)、幫頂預(yù)應(yīng)力錨索支護的嚴(yán)格控制。

就起底后底板灌漿施工了而言，受底板無支護的影響，原巷道大巷部分地段底鼓劇烈，底鼓量達(dá)到1 000～1 500 mm。對此，施工人員進行起底施工，保證通風(fēng)斷面的充分。同時在起底結(jié)束后，對地板進行鉆孔注漿加固。其中，鉆孔孔深應(yīng)保持在6 000 mm，孔距、排距應(yīng)分別保持在2 m 和3 m；確保鉆孔注漿壓力為1～2 MPa。當(dāng)完成鉆孔注漿時，采用封孔膠塞、面紗、水泥及止?jié){塞進行封孔施工。巷幫加固支護采用向巷道兩幫注漿加固的方式進行施工，其中，鉆孔按照“三花”的形態(tài)進行深淺孔布置，同時，孔深、排距和孔直徑分別為3 m、3 m 和42 mm。需注意的是，為確保巷幫注漿孔開工至的規(guī)范，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際對其進行調(diào)整，同時防止串漿狀況發(fā)生。頂板固結(jié)是本項目輔助運輸巷加固的重要內(nèi)容，其同樣采用注漿加固的方式進行施工，加固參數(shù)與巷幫加固基本相同，需注意的是，頂板加固應(yīng)盡量施工在空擋區(qū)域，且距錨索、瓦斯抽放孔有適當(dāng)距離。完成巷幫及頂板注漿支護后，應(yīng)采用錨索就進行輔助支護。頂板錨索輔助支護中，有錨索支護的兩排錨桿之間打設(shè)4 根錨索，確保其間距為1 400 mm，而存在錨索支護的兩排錨桿之間新打設(shè)2 根錨索，與已有錨索間距1 200 mm。頂板所有錨索預(yù)緊力應(yīng)控制在250～300 kN。巷幫錨索支護施工中，每排打4 根錨索，錨索間距和排距均為1 000 mm，同時對其錨索托板、網(wǎng)片規(guī)格進行控制，確保支護錨索的預(yù)緊力為150kN。

3.2 東翼回風(fēng)一巷加固施工

東翼回風(fēng)一巷拱頂與拱肩位置噴漿層破裂脫落，同時沿巷道軸線方向發(fā)生破壞，且頂板淋水現(xiàn)象較為突出。在加固施工中，施工人員采用混凝土支柱加固的方式進行防護施工。其中，混凝土支柱與煤壁的距離為2 000 mm，支柱的中心排距為2 000 mm（見圖2）。

圖2 混凝土支柱布置剖面圖（mm）

混凝土支柱加固施工中，注漿設(shè)備參數(shù)會直接影響加固樁柱的穩(wěn)定性?；诖耍┕と藛T進行了混凝土泵、管道、防爆電機等設(shè)備及構(gòu)件的嚴(yán)格把控。譬如，確?；炷帘玫妮斔土勘３衷?5 m3/h，同時泵送混凝土最大壓力不超過6 MPa。而在防爆電機控制中，其公路保持在37 kW，電壓保持在380/660 V。

混凝土配比和混凝土支柱施工流程是影響回風(fēng)一巷加固施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。工程建設(shè)中，施工人員在《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ 55—2011 的支持下，進行了混您土配制強度、水灰比、用水量、含砂率、粗細(xì)骨料用量嚴(yán)格計算。譬如就混凝土的配制強度而言，其嚴(yán)格按照下式進行計算[3]。

式中：fcu，o為混凝土配制強度，而fcu，k表示混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差按照5 MPa的標(biāo)準(zhǔn)進行計算，在其控制下，本項目料尺寸不超過0，含砂率保持在45%左右，同時坍落度為80～150mm，水灰比控制在0.6 左右。混凝土支柱實際施工中，提前1 d 在需要懸掛充填袋的位置補打1 m 長短錨桿，然后進行施工設(shè)備的入場控制，確保設(shè)備管理連接通暢。在懸掛填充袋過程中，應(yīng)注重馬蹄環(huán)的合理使用，確保充填袋袋口水平，同時將充填袋底部距底板的距離控制在100 mm 左右?；炷敛牧系綀龊螅瑧?yīng)通過導(dǎo)鏈拉拽軟管使其管口懸于袋口上方并用鐵絲進行固定，然后開泵進行澆注。澆筑過程中需要對填充袋垂直度進行控制；然后進行連續(xù)澆筑施工，并進行加固柱的保護，提升巷道安全質(zhì)量。

寺河礦東五盤區(qū)東翼巷道支護施工中，為確保注漿加固施工的規(guī)范，工程建設(shè)人員進行了注漿加固施工工藝和安全措施的嚴(yán)格把控，有效的提升了工程建設(shè)質(zhì)量。譬如，在前期準(zhǔn)備階段，在探究施工方案可行性的基礎(chǔ)上，就材料、機具和礦壓觀測儀器進行檢查。同時，在注漿加固施工中，進行防漏漿技術(shù)的規(guī)范是運用，如要求停泵時間不能超過3 min，每3 min 左右開一次注漿泵，同時讓泵的活塞往返運動2 次，并且采用棉紗對漏漿較大的通道進行塞堵，有效的提升了巷道支護技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性。此外，注重施工安全的嚴(yán)格把控，為工程建設(shè)質(zhì)量提供了保證。

4 結(jié)論

小煤柱留巷巷道支護技術(shù)應(yīng)用對于巷道的穩(wěn)定和安全具有較大影響。實踐過程中，人們只有充分認(rèn)識到綜采工作面小煤柱留巷巷道支護施工的必要性，并在施工方案分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合巷道實際情況，規(guī)范化的進行加固施工，才能提升綜采工作面小煤柱留巷巷道支護施工質(zhì)量，確保煤炭開采的效率與安全。